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La Fisica in Medicina - R. CampanellaPERUGIA SCIENCE FEST - 9 settembre 2005
AdroterapiaAdroterapia (terapia con (terapia con adroniadroni))
1. Protoni
2. Ioni carbonio
3. BNCT (Boron Neutron Capture Therapy)
La Fisica in Medicina - R. CampanellaPERUGIA SCIENCE FEST - 9 settembre 2005
AdroterapiaAdroterapia (terapia con (terapia con adroniadroni))
I raggi X rilasciano soltanto parte dell'energia sul tumore.Coinvolgono anche i tessuti sani. La dose non può essere pertanto elevata. Per aumentarla, si usano molti fasci di raggi X incrociati.
Un fascio di adroni carico rilascia la maggior parte della sua energia distruttiva (in rosso) sul bersaglio.La dose al tumore può essere quindi molto elevata.I tessuti sani vengono risparmiati.
Indicata per:•tumori localizzati nella base cranica•sul fondo dell'occhio •lungo la colonna vertebrale.Più recentemente:i tumori pediatrici, sistema nervoso centrale, prostata, fegato, apparato gastroenterico, polmone.
La Fisica in Medicina - R. CampanellaPERUGIA SCIENCE FEST - 9 settembre 2005
Il picco di Il picco di BraggBragg
I protoni rilasciano il massimo della dose a fine percorso (picco di Bragg)
Selettività = meno danni ai tessuti sani circostanti rispetto ai raggi X.
Uno ione carbonio rilascia, in ogni cellula traversata, un’energia circa 24 volte maggiore rispetto al protone.
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Terapia con protoniTerapia con protoni
Protonterapia: "ciclotroni" di 3-4 metri di diametro; 200 MeV
La Fisica in Medicina - R. CampanellaPERUGIA SCIENCE FEST - 9 settembre 2005
Terapia con protoniTerapia con protoni
oppure "sincrotroni" di 6-8 metri di diametro
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Terapia con ioni carbonioTerapia con ioni carbonio
Si impiegano "sincrotroni" di 20-25 metri; 4700 MeV
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AdroterapiaAdroterapia: dove?: dove?
Tutti i centri di adroterapia fanno parte del Particle Therapy Co-Operation Group (PTCOG). (http://ptcog.web.psi.ch)
In Italia dal 2001 i Laboratori Nazionali del Sud dell'INFN(Progetto CÁTANA) hanno messo in funzione un fascio di protonida 62 MeV con cui sono trattati melanomi oculari e altri tumoripoco profondi. (http://www.lns.infn.it/catanaweb/catana)
E’ in sviluppo il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica(CNAO) per la terapia di tumori profondi con protoni e ionicarbonio. (http://www.tera.it)
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BNCTBNCTTerapia del cancro per Cattura Terapia del cancro per Cattura NeutronicaNeutronica del Borodel Boro
E’ una terapia bimodale:1. Composti contenenti 10B vengono iniettati nel paziente e
assorbiti selettivamente dal tumore,.2. Il tumore viene irraggiato con neutroni termici o epitermici.
Un atomo di 10B “cattura” un neutrone e avviene la reazione:
94%: 10B + n → 4He + 7Li + 2.79 MeV
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BNCTBNCTTerapia del cancro per Cattura Terapia del cancro per Cattura NeutronicaNeutronica del Borodel Boro
10B + 1n → 4He + 7Li + γ
=2.31MeV
~ 5 µm
~ 9 µm
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BNCTBNCTTerapia del cancro per Cattura Terapia del cancro per Cattura NeutronicaNeutronica del Borodel Boro
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Perché usare la BNCT?Perché usare la BNCT?
Tumori letali, non operabili e radioresistenti:
• Tumori cerebrali:
Glioblastoma multiforme (GBM)
Astrocitoma gr. IV
• Alcuni tipi di melanoma
• Metastasi diffuse e localizzate in un solo organo(es.: tumore primario al colon può dare recidiva metastatica
al solo fegato)
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La BNCT in ItaliaLa BNCT in Italia
PISAFIRENZEPERUGIAROMA 1 – ROMA 2 - ISS ENEA - BOLOGNAMILANOENEA – CASACCIA(tumori cerebrali: GBM)
TORINO(?)
INFN – LEGNARO(melanoma)
PAVIA: UniPV -H. S.Matteo – INFN(organi espiantati)
unità di ricerca
centri di trattamento(in fase di realizzazione)
esperimento realizzato
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PAVIA: PAVIA: TAOrMINA (T. Pinelli - A. Zonta)
da: http://wwwps.lnf.infn.it/notiziario/not10/tecnologie.html
1-2: il fegato viene espiantato
3-5: irraggiamento
6: reimpianto
19 dicembre 2001
1-6: 21h!
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PAVIAPAVIA
Pavia, Lena (Triga Mark Reactor) Culla per l’irraggiamento
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ENEA: ENEA: C.R.C.R. Casaccia (Bracciano)Casaccia (Bracciano)
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ENEA: ENEA: C.R.C.R. Casaccia (Bracciano)Casaccia (Bracciano)
La Fisica in Medicina - R. CampanellaPERUGIA SCIENCE FEST - 9 settembre 2005
ENEA: ENEA: C.R.C.R. Casaccia (Bracciano)Casaccia (Bracciano)
ScopoScopo delladella ricercaricerca
Sviluppare tecniche tomografiche per studiare:
• la biodistribuzione di composti contenenti 10B
• la loro farmacocinetica
ProblemiProblemi
• 10B non è un emettitore naturale
Dal punto di vista NMR:• Bassa concentrazione• Forte momento di quadrupolo (linea molto
larga)• Tempo di rilassamento spin-spin T2 molto corto
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Imaging Imaging IndirettoIndiretto del BSHdel BSH
B-H
H2O
Gande numero di atomi di 1H delle molecole di acqua libera.Ratio: #HF.W./#HB ≈105-106
6/21/2008
The physical basis: The physical basis: Spin Echo amplitude modulationSpin Echo amplitude modulation
Segnale generato da tutti i protoni
Segnale generato solo daprotoni non accoppiati al 10B
La differenza è proporzionale al numero di protoni accoppiati al 10B, e pertanto alla concentrazione del
10B stesso
(B) NMR double resonance of BSHPR, 100 projectionsTR=180 msnS=400 τ =1.05 ms∆ν =449.5 Hz no slice selectionTtot = 120 min
(A) T1 imageTR=1.1snS=2∆rslice = 2 mmG = 25 mT/mFOV = 5 cm
(C) Superposition of (A) and (B)
BSH concentrates in the tumour
Image of a rat brain with a C6 tumour inducedBrain excised 90 minutes after BSH injection
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